再生鐵，又稱廢鐵。是指生活中的鐵質廢棄物或工業生產過程中的鐵金屬廢料、鐵屑等。
基本介紹
- 中文名：再生鐵
- 又稱：廢鐵
- 來源：金屬廢料、鐵屑
- 用途：鐵製品、鋼製品
基本概述,發展歷史,鐵的知識,基本性質,輔助資料,鐵的形成,使用要求,化學性質,鐵的來源,
基本概述
主要用途
再生鐵作為生產配料用於鐵製品、鋼製品及各種合金金屬製品等的生產。其化合物還用作磁鐵、染料（墨水、藍曬圖紙、胭脂顏料）和磨料（紅鐵粉）等等。
發展歷史
我國從東周時就有使用再生鐵，即將廢舊鐵物料回爐重熔。到20世紀,出現了專業化的再生金屬工業,並得到蓬勃發展。金屬，特別是有色金屬的廢料回收，有利於環境保護和資源的利用，具有投資省、能耗少、經濟效益顯著的特點。因而，再生有色金屬產量在各國總產量中的比重逐年上升中國也興建了再生有色金屬工廠。
鐵的知識
元素原子量：55.85
元素類型：金屬元素
質子數：26
中子數：30
所屬周期：4
所屬族數：VIII
電子層分布：2-8-14-2
原子體積:(立方厘米/摩爾)：7.1
晶體結構：面心立方和體心立方
元素描述： 柔韌而有延展性的銀白色金屬。在地殼中含量第四（百萬分之56300），在宇宙中含量第九。
元素來源： 取自鐵礦。把石灰石、焦炭和鐵礦石分層投入高爐，自底部鼓入高溫氣流，使得焦炭熾熱發紅，於是鐵被從氧化物中還原出來，熔化成液態，從爐底流出。
分布：鐵是地球上分布最廣的金屬之一。約占地殼質量的5.1%，居元素分布序列中的第四位，僅次於氧、矽和鋁。
基本性質
鐵活潑，為強還原劑，化合價有0、+2、+3、+6，最常見的價態是+2和+3。在室溫下，鐵可緩慢地從水中置換出氫，在500℃以上反應速度增大：
鐵在乾燥空氣中很難跟氧氣反應，但在潮濕空氣中很容易發生電化學腐蝕，若在酸性氣體或鹵素蒸氣氛圍中腐蝕更快。鐵可以從溶液中還原金、鉑、銀、汞、銅或錫等離子。
輔助資料
鐵在自然界中分布極廣，但是人類發現和利用鐵卻比黃金和銅要遲。這首先是由於天然單質狀態的鐵在地球上是找不到的，而且它容易氧化生鏽，再加上它的熔點（1535℃）又比銅（1083℃）高得多，使它比銅難以熔煉。
人類最早發現鐵是從天空落下的隕石，隕石含鐵的百分比很高（鐵隕石中含鐵90.85%），是鐵和鎳、鈷的混合物。考古學家曾經在古墳墓中，發現隕鐵製成的小斧；在埃及第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教經文中，記述了當時太陽神等重要神像的寶座是用鐵製成的。鐵在當時被認為是帶有神秘性的最珍貴的金屬，埃及人乾脆把鐵叫做“天石”。在古希臘文中，“星”和“鐵”是同一個詞。
1978年，在北京平谷縣劉河村發掘一座商代墓葬，出土許多青銅器，最引人注目的是一件古代鐵刃銅鉞，經鑑定鐵刃是由隕鐵鍛制的，這不僅表明人類最早發現的鐵來自隕石，也說明我國勞動人民早在3300多年前就認識了鐵並熟悉了鐵的鍛造性能，識別了鐵和青銅在性質上的差別，並且把鐵鍛接到銅兵器上，加強銅的堅利性。
由於隕石來源極其稀少，從隕石中得來的鐵對生產沒有太大作用，隨著青銅熔煉技術的成熟，才逐漸為鐵的冶煉技術發展創造了條件。我國最早人工冶煉的鐵是在春秋戰國之交的時期出現的，距今大約2500年。我國煉鋼技術發展也很早，1978年，湖南省博物館長沙鐵路車站建設工程文物發掘隊從一座古墓出土一口鋼劍，從古墓隨葬陶器的器型，紋飾以及墓葬的形制斷定是春秋晚期的墓葬。這口劍所用的鋼經分析是含碳量0.5%左右的中碳鋼，金相組織比較均勻，說明可能還進行過熱處理。
古代勞動人民的煉鐵技術也是傑出的，至今豎立在印度德里立附近一座清真寺大門後的鐵柱，是用相當鈍的鐵鑄成的，當時如何生產這樣的鐵，現代人也認為是一個奇蹟。由人分析了它的成分，含鐵量大於99.72%，其餘是碳0.08%，矽0.046%，硫0.006%，磷0.114%。
開創現代煉鋼新紀元的是一名叫貝塞麥的澆鑄工人，他在1856年8月11日宣布了他的可傾倒式轉爐。
隨著工業發展，在生產建設和生活中出現大量廢鋼和廢鐵，這些廢料在轉爐中不能使用，於是出現了平爐煉鋼，是由德國西門子兄弟以及法國馬丁兄弟同時創建的，時間是在19世紀60年代初。
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鐵的形成
相對原子質量55.847。鐵有多種同素異形體。鐵是比較活潑的金屬，在金屬活動順序表里排在氫的前面。常溫時，鐵在乾燥的空氣里不易與氧、硫、氯等非金屬單質起反應，在高溫時，則劇烈反應。鐵在氧氣中燃燒，生成Fe3O4，赤熱的鐵和水蒸氣起反應也生成Fe3O4。鐵易溶於稀的無機酸和濃鹽酸中，生成二價鐵鹽，並放出氫氣。在常溫下遇濃硫酸或濃硝酸時，表面生成一層氧化物保護膜，使鐵“鈍化”，故可用鐵製品盛裝濃硫酸或濃硝酸。但FeO·Fe2O3不符合Fe3O4不與稀酸反應的性質，經光譜檢驗，應為Fe(+3)Fe(+2)[Fe(+3)O4]，即鐵酸鐵與鐵酸亞鐵的複合鹽。鐵的+3價化合物較為穩定，但有較強的氧化性，能把銅氧化成+2價（2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2，常溫下即可反應，用於刻蝕銅板）
鐵是一種光亮的銀白色金屬。密度7.86克/厘米3。熔點1535℃，沸點2750℃。常見化合價+2和+3，有好的延展性和導熱性。也能導電。純鐵既能磁化，又可去磁，且均很迅速。電離能為7.870電子伏特。化學性質比較活潑，是一種良好的還原劑。若有雜質，在潮濕的空氣中易鏽蝕；在有酸氣或鹵素蒸氣存在的濕空氣中生鏽更快。易溶於稀酸。在濃硝酸中能被鈍化。加熱時均能同鹵素、硫、矽、碳、磷等化合。除生成+2和+3價氧化物外，還有複合氧化物Fe3O4（是磁性氧化物）生成。鐵是工業部門不可缺少的一種金屬。鐵與少量的碳製成合金——鋼，磁化之後不易去磁，是優良的硬磁材料，同時也是重要的工業材料。
使用要求
再生鐵金屬原料來自四面八方,往往是黑色金屬、有色金屬及其合金的混雜物，而且夾雜有塑膠、橡膠、油漆、油脂、木料、泥沙、織物等。在冶煉前必須進行以下流程：
1.分類：由於原料來源混亂、材料性質駁雜，必須採用人工進行分類整理歸置，以便於後期工作的進行；
2.解體：許多物料必須拆分解體，才能將其中的再生鐵部分分解出來，也利於人工篩除其他雜質；
3.篩分：篩除其他雜質或磁選出鐵成分；
4.壓塊：使用HDYJ金屬壓塊機（包括金屬屑壓塊機、金屬打包機）將在生鐵物料作壓塊處理，以便於儲運及減少回收再利用過程中運輸、冶煉的損耗。
此外，根據不同的生產需求，還要進行破碎、乾燥、預焚燒、脫脂磨細等生產工序。
混雜過於嚴重的合金廢料，則用作重新冶煉提取金屬的原料。
化學性質
[鐵的化學性質之一]
相對原子質量55.847。鐵有多種同素異形體，如α鐵、β鐵、γ鐵、б鐵等鐵是一變價元素，常見價態為+2和+3。鐵與硫、硫酸銅溶液、鹽酸、稀硫酸等反應時失去兩個電子，成為+2價。與Cl2、Br2、硝酸及熱濃硫酸反應，則被氧化成Fe3+。鐵與氧氣或水蒸氣反應生成的Fe3O4，可以看成是FeO·Fe2O3，其中有1/3的Fe為+2價，另2/3為+3價。鐵的+3價化合物較為穩定。
鐵溶於熱的或較濃的硝酸中，生成硝酸鐵並釋放出氮的氧化物。在濃硝酸或冷的濃硫酸中，鐵的表面形成一層氧化薄膜而被鈍化。鐵與氯在加熱時反應劇烈（2Fe+3Cl2===2FeCl3）。鐵也能與硫、磷、矽、碳直接化合。鐵與氮不能直接化合，但與氨作用，形成氮化鐵Fe2N。
鐵的最重要的氧化態是+2和+3。二價鐵離子呈淡綠色，在鹼性溶液中易被氧化成三價鐵離子。三價鐵離子的顏色隨水解程度的增大而由黃色經橙色變到棕色。純淨的三價鐵離子為淡紫色。二價和三價鐵均易與無機或有機配位體形成穩定的配位化合物，如 Phen為菲羅林，配位數通常為6。零價鐵還可與一氧化碳形成各種羰基鐵，如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基鐵有揮發性，蒸氣劇毒。鐵也有+4、+5、+6價態的化合物，但在水溶液中只有+6價的。
化合物 主要有兩大類：亞鐵Fe（Ⅱ)和正鐵Fe（Ⅲ）化合物，亞鐵化合物有氧化亞鐵(FeO)、氯化亞鐵(FeCl2)、硫酸亞鐵（FeSO4）、氫氧化亞鐵{Fe(OH)2}等；正鐵化合物有三氧化二鐵(Fe2O3)、三氯化鐵(FeCl3)、硫酸鐵{Fe2(SO4)3}、氫氧化鐵{Fe(OH)3}等。
如在亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]·3H2O（俗名：黃血鹽）和鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]（俗名：赤血鹽）中。鐵與環戊二烯的化合物二茂鐵，是一種具有夾心結構的金屬有機化合物。
【鐵的化學性質之三種狀態】
鐵的電子構型為(Ar)3d64s2，氧化態有0、+2、+3、+4、+5、+6。鐵的化學性質活潑，為強還原劑，在室溫條件下可緩慢地從水中置換出氫，在500℃以上反應速率增高： 3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2↑
鐵在乾燥空氣中很難與氧發生作用，但在潮濕空氣中很易腐蝕，若含有酸性氣或鹵素蒸氣時，腐蝕更快。鐵可從溶液中還原金、鉑、銀、汞、鉍、錫、鎳或銅等離子，如： CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
鐵溶於非氧化性的酸如鹽酸和稀硫酸中，形成二價鐵離子並放出氫氣；在冷的稀硝酸中則形成二價鐵離子和硝酸銨：
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
【鐵的化學性質之四----工業製取】
C+O2===(點燃)CO2(提供熱量和CO2)
CO2+C===(高溫)2CO
Fe2O3+3CO===(高溫)2Fe+3CO2
CaCO3+SiO2===(高溫)CaCO3+CO2↑
鐵的來源
鐵是地殼中較豐富的元素，僅次於氧、矽、鋁。磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦是重要的鐵礦。單體金屬常用焦炭、鐵礦石和石炭石為原料煉得。用氫氣還原純氧化鐵可得到純鐵。含碳在1.7%以上的鐵叫生鐵（或鑄鐵）。含碳量少於0.2%的鐵熔合體稱為熟鐵或鍛鐵。含碳量介於1.7-0.2之間的鐵熔體叫做鋼。生鐵堅硬，但性脆；鋼具有彈性；熟鐵易於機械加工，但要比鋼柔軟。從生鐵煉鋼，就是減低生鐵內的碳量，以及將矽、硫和磷雜質除去。
浮選發治理污水：以鐵為陽極電解污水，陰極產生氣泡（氫氣）使污垢浮起，達到一定厚度使可去除，陽極產生的Fe2+遇到陰極產生的OH-生成具有吸附性的沉澱（Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3)，吸附雜質。
